Diabetes, Fettleibigkeit: Ist die Bearbeitung von Genen die Antwort?

Die Forscher verwendeten eine modifizierte CRISPR-Geneditierungstechnik, um auf die Fettzellen fettleibiger, diabetischer Mäuse abzuzielen. Nach 6 Wochen hatten die Tiere abgenommen und die Marker für Typ-2-Diabetes hatten sich verbessert.

Sollten wir uns auf die Bearbeitung von Genen konzentrieren, um Fettleibigkeit und Diabetes zu behandeln?

Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) waren 2016 weltweit mehr als 1,9 Milliarden Erwachsene übergewichtig, von denen über 650 Millionen übergewichtig waren.

Übergewicht oder Fettleibigkeit erhöhen das Risiko einer Person, an Diabetes, Herzerkrankungen, einigen Krebsarten und muskuloskelettalen Problemen, insbesondere Arthrose, zu erkranken.

Gewichtsmanagementprogramme, die Ernährungserziehung in Kombination mit regelmäßiger körperlicher Bewegung beinhalten können, sind eine Technik, mit der Menschen mit Übergewicht oder Adipositas auf ein gesundes Körpergewicht hinarbeiten können.

Verschreibungspflichtige Medikamente zur Gewichtsreduktion können auch Teil des Gewichtsmanagementplans einer Person sein, aber diese Medikamente bergen ein erhebliches Risiko für Nebenwirkungen.

In einem Artikel aus dem Jahr 2016 in der Amerikanisches Journal der Medizin, ein Ärzteteam der Harvard Medical School in Boston, MA, überprüfte die von der FDA zugelassenen Medikamente gegen Fettleibigkeit, die in den USA erhältlich sind. Zu den Nebenwirkungen gehörten Schwindel, Übelkeit, Verstopfung, Schlaflosigkeit, Mundtrockenheit und Erbrechen.

„In der Entwicklung befindliche Medikamente gegen Fettleibigkeit zielen auf die Einschränkung der Kalorienaufnahme ab, indem sie auf den Magen-Darm-Trakt oder das Zentralnervensystem einwirken. Die meisten dieser Medikamente haben jedoch eine geringe Wirksamkeit bei schwerwiegenden Nebenwirkungen gezeigt “, erklären die Autoren einer neuen Studie, die in Genomforschung diese Woche.

Der entsprechende Autor ist Yong-Hee Kim, Professor am Department of Bioengineering der Hanyang University in Seoul, Südkorea.

Kims neueste Studie konzentriert sich auf die Vermeidung der mit Medikamenten gegen Fettleibigkeit verbundenen Nebenwirkungen und die Verbesserung des Gewichtsverlusts, indem ausgenutzt wird, wie Zellen ihren genetischen Code verwenden.

Störung der Genexpression

Für ihre Studie verwendeten Kim und Kollegen ein modifiziertes CRISPR-Gen-Editing-Tool namens CRISPR Interference (CRISPRi), das Wissenschaftler der University of California in San Francisco erstmals 2013 entwickelt hatten.

Im Gegensatz zu herkömmlichem CRISPR, das versucht, den genetischen Code dauerhaft zu verändern, stört CRISPRi die Genexpression, indem es die Produktion von Proteinen hemmt.

In einer früheren Studie entwickelte Kim eine Methode, um weiße Fettzellen oder Adipozyten mit gentechnisch veränderten Wirkstoffen zu versorgen. In diesem Artikel erklärt er, dass Adipozyten mit solchen Gen-Editing-Tools nur schwer zu erreichen sind.

Unter Verwendung eines kurzen Peptids, das spezifisch an weiße Adipozyten andockt, konnte das Team die CRISPRi-Komponenten in einem Zellkulturmodell an 99% der Zellen liefern.

Das Protein, auf das die Forscher abzielen wollten, war Fettsäure-bindendes Protein 4 (fabp4). Erhebliche Mengen dieses Proteins sind in weißem Fett und Plasma vorhanden, und Wissenschaftler glauben, dass es eine Rolle im Zucker- und Insulinstoffwechsel spielt.

Eine frühere Studie in Wissenschaftliche translationale Medizin zeigten, dass die Verringerung der Fabp4-Spiegel bei diabetischen Mäusen unter Verwendung eines Antikörpers zu Verbesserungen des Blutzuckerspiegels sowie des Fett- und Insulinstoffwechsels führte.

Mit ihrer CRISPRi-Technologie konnten Kim und seine Kollegen das Expressionsniveau von fabp4 um bis zu 60% reduzieren.

Als nächstes verwendete das Team Mäuse, die fettleibig und diabetisch waren, und injizierte ihnen bis zu 6 Wochen lang zweimal pro Woche ihr Peptid-Targeting-CRISPRi. Die Mäuse verloren in dieser Zeit etwa 20% ihres Körpergewichts.

"Während des Behandlungszeitraums wurden keine signifikanten Veränderungen der Nahrungsaufnahme festgestellt, was darauf hinweist, dass der Verlust des Körpergewichts nicht auf weniger Essen zurückzuführen ist", schreiben die Autoren in ihrer Arbeit.

Sie stellten auch niedrigere Blutzuckerspiegel, weniger Entzündungen und verbesserte Biomarker für nichtalkoholische Fettlebererkrankungen fest.

Abgesehen von vielversprechenden Ergebnissen mahnt das Team jedoch zur Vorsicht.

"Trotz seines therapeutischen Potenzials ist die translationale Forschung vom Mausmodell zum Patienten im wirklichen Leben noch eine Hürde zu überwinden", kommentieren die Autoren in dem Artikel.

„In den In-vivo-Experimenten wurden die Formulierungen bis zu 6 Wochen lang zweimal pro Woche verabreicht. Für den Menschen können wir nicht sicher sein, ob ein Regime von zweimal pro Woche für bis zu 6 Wochen angewendet werden kann “, fahren sie fort, bevor sie zu dem Schluss kommen:

"Weitere Studien zur translationalen Forschung vom Mausmodell zum menschlichen Patienten müssen unbedingt vor der klinischen Anwendung durchgeführt werden."

Die Studie war klein und umfasste nur fünf Mäuse in jeder Versuchsgruppe. Es ebnet jedoch den Weg für weitere Forschungen zur Behandlung von Fettleibigkeit aus einem anderen Blickwinkel als ein traditioneller pharmazeutischer Ansatz.

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